Малошумящий блок понижающего преобразователя ( LNB ) — это приемное устройство, устанавливаемое на спутниковые антенны , используемые для приема спутникового телевидения , которое собирает радиоволны с антенны и преобразует их в сигнал, который отправляется по кабелю на приемник внутри здания. Также называется малошумящим блоком , [1] [2] малошумящим преобразователем ( LNC ) или даже малошумящим понижающим преобразователем ( LND ), [3] устройство иногда неточно называют малошумящим усилителем ( LNA ). [4]
LNB представляет собой комбинацию малошумящего усилителя, частотного смесителя , локального генератора и усилителя промежуточной частоты (ПЧ). Он служит в качестве РЧ-входного каскада спутникового приемника, принимая микроволновый сигнал со спутника, собранный тарелкой, усиливая его и преобразуя блок частот в более низкий блок промежуточных частот (ПЧ). Это преобразование вниз позволяет передавать сигнал на внутренний спутниковый телевизионный приемник с помощью относительно дешевого коаксиального кабеля ; если бы сигнал оставался на своей исходной микроволновой частоте, потребовалась бы дорогая и непрактичная волноводная линия.
LNB обычно представляет собой небольшую коробку, подвешенную на одной или нескольких коротких штангах или облучателях перед отражателем тарелки в ее фокусе (хотя в некоторых конструкциях тарелок LNB находится на отражателе или за ним). Микроволновый сигнал от тарелки принимается облучателем на LNB и подается в секцию волновода. Один или несколько металлических штырей или зондов выступают в волновод под прямым углом к оси и действуют как антенны , подавая сигнал на печатную плату внутри экранированного корпуса LNB для обработки. Выходной сигнал ПЧ более низкой частоты выходит из гнезда на коробке, к которому подключается коаксиальный кабель.
LNB получает питание от ресивера или приставки , используя тот же коаксиальный кабель, который передает сигналы от LNB к ресиверу. Это фантомное питание идет к LNB; противоположно сигналам от LNB.
Соответствующий компонент, называемый блочным повышающим преобразователем (BUC), используется на спутниковой наземной станции ( аплинк ) для преобразования диапазона телевизионных каналов в частоту СВЧ-аплинка.
Сигнал, принимаемый LNB, чрезвычайно слаб, и его необходимо усилить перед понижающим преобразованием. Секция усилителя с низким уровнем шума LNB усиливает этот слабый сигнал, добавляя к сигналу минимально возможное количество шума.
Качество LNB с низким уровнем шума выражается как коэффициент шума (или иногда шумовая температура ). Это отношение сигнал/шум на входе, деленное на отношение сигнал/шум на выходе. Обычно оно выражается как значение в децибелах (дБ). Идеальный LNB, фактически идеальный усилитель, будет иметь коэффициент шума 0 дБ и не будет добавлять шум к сигналу. Каждый LNB вносит некоторый шум, но умные методы проектирования, дорогие высокопроизводительные малошумящие компоненты, такие как HEMT , и даже индивидуальная настройка LNB после изготовления, могут уменьшить часть шума, вносимого компонентами LNB. Активное охлаждение до очень низких температур также может помочь уменьшить шум и часто используется в научных исследовательских приложениях.
Каждый LNB, выходящий из производства, имеет разный коэффициент шума из-за производственных допусков . Коэффициент шума, указанный в спецификациях, важный для определения пригодности LNB, обычно не является репрезентативным ни для этого конкретного LNB, ни для производительности во всем диапазоне частот, поскольку чаще всего указываемый коэффициент шума является типичным значением, усредненным по производственной партии.
Спутники используют сравнительно высокие радиочастоты ( микроволны ) для передачи своих телевизионных сигналов . Поскольку микроволновые спутниковые сигналы нелегко проходят через стены , крыши или даже стеклянные окна , предпочтительнее устанавливать спутниковые антенны на открытом воздухе. Однако пластиковое остекление прозрачно для микроволн, и домашние спутниковые антенны успешно скрываются внутри помещений, глядя через акриловые или поликарбонатные окна, чтобы сохранить внешнюю эстетику дома. [5]
Цель LNB — использовать гетеродинирование для взятия блока (или полосы ) относительно высоких частот и преобразования их в аналогичные сигналы, передаваемые на гораздо более низкой частоте (называемой промежуточной частотой или ПЧ). Эти более низкие частоты проходят по кабелям с гораздо меньшим затуханием , поэтому на конце кабеля со спутниковым приемником остается гораздо больше сигнала. Также гораздо проще и дешевле проектировать электронные схемы для работы на этих более низких частотах, чем на очень высоких частотах спутниковой передачи.
Преобразование частоты выполняется путем смешивания фиксированной частоты, вырабатываемой локальным генератором внутри LNB, с входящим сигналом для генерации двух сигналов, равных сумме их частот и разности. Сигнал суммы частот отфильтровывается, а сигнал разности частот (ПЧ) усиливается и отправляется по кабелю в приемник:
где - частота.
Частота локального генератора определяет, какой блок входящих частот преобразуется в частоты, ожидаемые приемником. Например, для преобразования входящих сигналов от Astra 1KR , которая передает в частотном блоке 10,70–11,70 ГГц, в пределах диапазона настройки ПЧ стандартного европейского приемника 950–2150 МГц, используется частота локального генератора 9,75 ГГц, что создает блок сигналов в диапазоне 950–1950 МГц.
Для блока более высоких частот передачи, используемых Astra 2A и 2B (11,70–12,75 ГГц), другая частота локального генератора преобразует блок входящих частот. Обычно частота локального генератора 10,60 ГГц используется для понижения частоты блока до 1100–2150 МГц, что все еще находится в пределах диапазона настройки ПЧ приемника 950–2150 МГц. [6]
В антенной установке C-диапазона частоты передачи обычно составляют 3,7–4,2 ГГц. При использовании частоты гетеродина 5,150 ГГц ПЧ будет составлять 950–1450 МГц, что, опять же, находится в диапазоне настройки ПЧ приемника.
Для приема широкополосных спутниковых телевизионных несущих , обычно шириной 27 МГц, точность частоты локального генератора LNB должна быть всего лишь порядка ±500 кГц, поэтому можно использовать недорогие диэлектрические генераторы (DRO) . Для приема узкополосных несущих или несущих, использующих передовые методы модуляции , такие как 16-QAM , требуются высокостабильные и малошумящие фазовые гетеродины LNB. Они используют внутренний кварцевый генератор или внешний опорный сигнал 10 МГц от внутреннего блока и генератор с фазовой автоподстройкой частоты (PLL) .
С запуском первого вещательного спутника DTH в Европе ( Astra 1A ) компанией SES в 1988 году конструкция антенны была упрощена для ожидаемого массового рынка. В частности, облучатель (который собирает сигнал и направляет его в LNB) и поляризатор (который выбирает между сигналами с разной поляризацией) были объединены с самим LNB в единый блок, называемый LNB-облучатель или LNB-облучатель (LNBF), или даже LNB "типа Astra". Распространенность этих комбинированных блоков привела к тому, что сегодня термин LNB обычно используется для обозначения всех антенных блоков, которые обеспечивают функцию блочного преобразования с понижением частоты, с облучателем или без него.
LNBF типа Astra, который включает в себя облучатель и поляризатор, является наиболее распространенным вариантом, и он крепится к тарелке с помощью кронштейна, который зажимает воротник вокруг волноводной шейки LNB между облучателем и электронным пакетом. Диаметр шейки и воротника LNB обычно составляет 40 мм, хотя производятся и другие размеры. В Великобритании "мини-тарелка", продаваемая для использования со Sky Digital и Freesat, использует LNBF со встроенным креплением-клипсой.
Малошумящие приемные блоки без встроенного рупорного облучателя обычно снабжены фланцем (C120) вокруг входного волноводного отверстия, который крепится болтами к соответствующему фланцу вокруг выхода рупорного облучателя или поляризатора.
Обычно спутниковые телевизионные сигналы поляризуются , поскольку это обеспечивает способ передачи большего количества телевизионных каналов с использованием заданного блока частот. Этот подход требует использования приемного оборудования, которое может фильтровать входящие сигналы на основе их поляризации. Затем два спутниковых телевизионных сигнала могут передаваться на одной и той же частоте (или, что чаще, на близко расположенных частотах), и при условии, что они поляризованы по-разному, приемное оборудование все равно может их разделить и отобразить тот, который требуется в данный момент.
Во всем мире большинство передач спутникового телевидения используют вертикальную и горизонтальную линейную поляризацию , но в Северной Америке передачи DBS используют левую и правую круговую поляризацию . Внутри волновода североамериканского DBS LNB используется пластина диэлектрического материала для преобразования левых и правых круговых поляризованных сигналов в вертикальные и горизонтальные линейные поляризованные сигналы, поэтому преобразованные сигналы можно обрабатывать одинаково.
Зонд внутри волновода LNB собирает сигналы, поляризованные в той же плоскости, что и зонд. Чтобы максимизировать силу нужных сигналов (и минимизировать прием нежелательных сигналов противоположной поляризации), зонд выравнивается с поляризацией входящих сигналов. Это проще всего достигается путем регулировки перекоса LNB ; его вращения вокруг оси волновода. Для дистанционного выбора между двумя поляризациями и компенсации неточностей угла перекоса раньше было принято устанавливать поляризатор перед устьем волновода LNB. Это либо вращает входящий сигнал с помощью электромагнита вокруг волновода (магнитный поляризатор), либо вращает промежуточный зонд внутри волновода с помощью серводвигателя (механический поляризатор), но такие регулируемые перекошенные поляризаторы в настоящее время используются редко.
Упрощение конструкции антенны, сопровождавшее первые вещательные спутники Astra DTH в Европе для создания LNBF, распространилось и на более простой подход к выбору между вертикально и горизонтально поляризованными сигналами. LNBF типа Astra включают в себя два зонда в волноводе, под прямым углом друг к другу, так что после того, как LNB был наклонен в своем креплении для соответствия локальному углу поляризации, один зонд собирает горизонтальные сигналы, а другой — вертикальные, а электронный переключатель (управляемый напряжением питания LNB от приемника: 13 В для вертикальной и 18 В для горизонтальной) определяет, какая поляризация передается через LNB для усиления и преобразования с понижением частоты блока.
Такие конверторы могут принимать все передачи со спутника без каких-либо подвижных частей и с помощью всего одного кабеля, подключенного к приемнику, и с тех пор стали наиболее распространенным типом конверторов.
Вот пример североамериканского LNB C-диапазона :
Вот пример стандартного линейного конвертора:
В Европе, когда SES запустила больше спутников Astra на орбитальную позицию 19,2°E в 1990-х годах, диапазон частот нисходящей линии связи , используемых в диапазоне FSS (10,70–11,70 ГГц), вышел за рамки того, что обеспечивали стандартные LNB и приемники того времени. Прием сигналов от Astra 1D потребовал расширения диапазона настройки ПЧ приемников с 950–1950 МГц до 950–2150 МГц и изменения частоты локального генератора LNB с обычных 10 ГГц до 9,75 ГГц (так называемые «улучшенные» LNB).
Запуск Astra 1E и последующих спутников ознаменовал первое использование Astra диапазона частот BSS (11,70–12,75 ГГц) для новых цифровых услуг и потребовал внедрения LNB, который мог бы принимать весь диапазон частот 10,70–12,75 ГГц, «универсального» LNB.
Универсальный LNB имеет переключаемую частоту местного генератора 9,75/10,60 ГГц для обеспечения двух режимов работы: прием в нижнем диапазоне (10,70–11,70 ГГц) и прием в верхнем диапазоне (11,70–12,75 ГГц). Частота местного генератора переключается в ответ на сигнал 22 кГц, наложенный на напряжение питания от подключенного приемника. Наряду с уровнем напряжения питания, используемым для переключения между поляризациями, это позволяет универсальному LNB принимать обе поляризации (вертикальную и горизонтальную) и полный диапазон частот в спутниковом диапазоне Ku под управлением приемника в четырех поддиапазонах: [7]
Вот пример универсального LNB, используемого в Европе:
Вот пример LNB, используемого для DBS :
Вот примеры конверторов диапазона K a :
Вот пример конвертора Norsat K - диапазона :
Вот пример LNB S-диапазона :
Этот диапазон частот LNB довольно редок, так как единственными спутниками прямого вещания , которые работают с частотой S-диапазона, являются IndoStar-1 и IndoStar-2 , оба используются индонезийским провайдером прямого вещания MNC Vision . S-диапазон был выбран для этих спутников, поскольку его частоты эффективно проникают в атмосферу и обеспечивают высококачественную передачу на антенны малого диаметра 80 см в регионах, где выпадают сильные дожди, таких как Индонезия. Аналогичные характеристики приема Ku- или C-диапазона требуют большей мощности передачи или гораздо большей тарелки для проникновения во влажную атмосферу.
LNB с одним облучателем, но несколькими выходами для подключения к нескольким тюнерам (в отдельных приемниках или в одном приемнике в случае двухтюнерного приемника PVR). Обычно предусмотрено два, четыре или восемь выходов. Каждый выход реагирует на сигналы выбора полосы и поляризации тюнера независимо от других выходов и «кажется» тюнеру отдельным LNB. Такой LNB обычно может получать питание от приемника, подключенного к любому из выходов. Неиспользуемые выходы можно оставить неподключенными (но водонепроницаемыми для защиты всего LNB).
Примечание: В США LNB с двумя выходами называется «dual LNB», но в Великобритании термин «dual LNB» исторически описывал LNB с двумя выходами, каждый из которых выдает только одну поляризацию, для подключения к мультисвитчу (термин и LNB вышли из употребления с появлением Universal LNB и эквивалента мультисвитча, quattro LNB – см. ниже). Сегодня «dual LNB» (и «dual feed») описывает антенны для приема с двух спутниковых позиций, используя либо два отдельных LNB, либо один Monoblock LNB с двумя облучателями. В Великобритании термин «twin-output LNB» или просто «twin LNB» обычно используется для LNB с одним облучателем, но двумя независимыми выходами. [3]
Специальный тип LNB (не путать с Quad LNB), предназначенный для использования в общей установке антенны для доставки сигналов на любое количество тюнеров. Quattro LNB имеет один рупорный облучатель и четыре выхода, каждый из которых подает только один из поддиапазонов Ku ( нижняя полоса/горизонтальная поляризация, верхняя полоса/вертикальная поляризация, нижняя/вертикальная и верхняя/горизонтальная) на мультисвитч или массив мультисвитчей, которые затем подают на каждый подключенный тюнер любой поддиапазон, требуемый этим тюнером. [8]
Хотя quattro LNB обычно выглядит похоже на quad LNB, его нельзя (разумно) подключать к ресиверам напрямую. Еще раз обратите внимание на разницу между quad и quattro LNB: quad LNB может напрямую управлять четырьмя тюнерами, причем каждый выход обеспечивает сигналы из всего диапазона K u . quattro LNB предназначен для подключения к мультисвитчу в общей системе распределения антенн, и каждый выход обеспечивает только четверть сигналов диапазона K u .
Несколько тюнеров также могут быть подключены к маршрутизатору спутниковых каналов (SCR) или unicable LNB в одной системе кабельного распределения . Unicable LNB имеет один выходной разъем, но работает иначе, чем стандартные LNB, поэтому он может подключать несколько тюнеров, последовательно соединенных по одному коаксиальному кабелю.
Вместо блочного преобразования всего полученного спектра, SCR LNB преобразует небольшую часть полученного сигнала (эквивалентную полосе пропускания одного транспондера на спутнике), выбранную в соответствии с командой DiSEqC от приемника, для вывода на фиксированной частоте в диапазоне ПЧ. До 32 тюнеров могут быть выделены на разные частоты в диапазоне ПЧ, и для каждого SCR LNB преобразует соответствующий индивидуально запрошенный транспондер. [9]
Большинство конвертеров SCR LNB также включают либо традиционный режим работы, либо отдельный традиционный выход, который обеспечивает преобразование принятого блока спектра с понижением частоты до всего диапазона ПЧ обычным способом.
На рынок выходят универсальные широкополосные LNB ASTRA с частотой генератора 10,40 или 10,41 ГГц. Промежуточный диапазон частот значительно шире, чем в обычном LNB, так как верхний и нижний диапазоны не разделены.
Широкополосные сигналы LNB могут приниматься новыми широкополосными тюнерами и новыми системами SCR (например, Inverto/Fuba, [10] Unitron, [11] Optel, [12] GT-Sat/Astro) с оптической передачей или без нее. Широкополосные сигналы могут быть преобразованы в обычные сигналы quattro [13] и наоборот. [14]
В феврале 2016 года Sky (Великобритания) выпустила новый LNB, совместимый только с их новым широкополосным тюнером. [15] Этот LNB имеет один порт для всех вертикально поляризованных каналов как низкого, так и высокого диапазона, и другой порт для всех горизонтальных каналов низкого и высокого диапазона. Базовая модель имеет только 2 соединения и, предположительно, имеет локальный генератор 10,41 ГГц с промежуточной частотой 290–2340 МГц от входа 10,7–12,75 ГГц. Этот LNB, по-видимому, такой же, как ASTRA Universal Wideband LNB от Unitron. [16] Для доступа ко всем каналам требуется минимум два кабеля. В блоке Sky Q несколько тюнеров могут выбирать несколько каналов, больше, чем обычные два для двухкоаксиальных систем. Этот тип LNB несовместим с более распространенным Astra Universal LNB, используемым в Великобритании, что означает, что LNB меняется во время обновления. Существует модель LNB с 6 соединениями, 2 для Sky Q и 4 Astra Universal LNB для пользователей с несколькими устаревшими системами, такими как Freesat в дополнение к Sky Q. В случаях, когда возможен только один кабель, например, в многоквартирных домах, можно использовать совместимые со Sky Q мультисвитчи, которые вместо этого используют BSkyB SCR. [17]
LNB для оптоволоконных спутниковых распределительных систем работают аналогично обычным электрическим LNB, за исключением того, что все четыре поддиапазона во всем спектре диапазона Ku 10,70–12,75 ГГц по двум поляризациям сигнала одновременно преобразуются с понижением частоты (как в LNB Quattro). IF четырех поддиапазонов сложены для создания одного IF с диапазоном 0,95–5,45 ГГц (полоса пропускания 4,5 ГГц), который модулируется на оптическом сигнале с помощью полупроводникового лазера для отправки по оптоволоконному кабелю.
На приемнике оптический сигнал преобразуется обратно в традиционный электрический сигнал, который «представляется» приемнику как обычный LNB. [18]
Моноблочный (или моноблочный) LNB представляет собой единый блок, состоящий из двух, трех или четырех LNB и коммутатора DiSEqC , предназначенный для приема сигналов с двух, трех или четырех спутников, расположенных близко друг к другу, и подачи выбранного сигнала на приемник. Облучатели двух LNB находятся на фиксированном расстоянии друг от друга для приема спутников с определенным орбитальным разделением (часто 6°, но также и 4°). Хотя та же функциональность может быть достигнута с помощью отдельных LNB и коммутатора, моноблочный LNB, сконструированный в одном блоке, более удобен в установке и позволяет двум облучателям быть ближе друг к другу, чем LNB в отдельных корпусах (обычно диаметром 60 мм). Расстояние между облучателями зависит от орбитального разделения принимаемых спутников, диаметра и фокусного расстояния используемой антенны и положения места приема относительно спутников. Таким образом, моноблочные LNB обычно являются компромиссным решением, предназначенным для работы со стандартными антеннами в определенном регионе. [19] Например, в некоторых частях Европы моноблоки, предназначенные для приема спутников Hot Bird и Astra 19.2°E, популярны, поскольку они позволяют принимать оба спутника на одной тарелке, не требуя дорогой, медленной и шумной моторизованной тарелки. Аналогичное преимущество обеспечивает дуэт LNB для одновременного приема сигналов с позиций Astra 23.5°E и Astra 19.2°E .
Также доступны тройные моноблочные LNB-блоки, которые позволяют пользователям принимать сигналы трех спутников:
например Hotbird 13°E , Eutelsat 16°E и Astra 19.2°E или то же самое можно использовать для позиций: Eutelsat 7°E , Eutelsat 10°E и Hotbird 13°E . Этот моноблок можно использовать для других позиций с тем же интервалом (3°+3°=6° интервал).
Другой очень популярный пример различного интервала: Astra 1: 19,2° в.д. , Astra 3: 23,5° в.д. и Astra 2: 28,2° в.д. (интервал 4,3°+4,7°=9°).
Также доступны четыре моноблочных конвертера LNB, которые позволяют пользователям принимать сигналы с четырех спутников, например, Eurobird 9°E , Hotbird 13°E , Astra 19.2°E и Astra 23.5°E (разнос 4°+6.2°+4.3°=14.5°).
Большинство продаваемых в настоящее время ресиверов совместимы как минимум с DiSeqC 1.0 , что позволяет автоматически переключаться между 4 спутниками (все современные моноблочные LNB ), когда пользователь переключает канал с помощью пульта дистанционного управления.
Влага в LNB может замерзнуть, что приведет к образованию льда при очень низких температурах. Это может произойти только тогда, когда LNB не получает питание от спутникового ресивера (т. е. не смотрятся никакие программы). Чтобы бороться с этим, многие спутниковые ресиверы предоставляют возможность поддерживать питание LNB, пока ресивер находится в режиме ожидания. Фактически, большинство LNB поддерживают питание, поскольку это помогает стабилизировать температуру и, следовательно, частоту гетеродина за счет рассеиваемого тепла от схемы LNB. В случае с приемниками UK BSkyB LNB остается включенным в режиме ожидания, чтобы приемник мог получать обновления прошивки и обновления электронного программного гида . В Соединенных Штатах LNB, подключенный к приемнику Dish Network, остается включенным, чтобы система могла получать обновления программного обеспечения и прошивки, а также передавать информацию по воздуху ночью. В Турции многофункциональные устройства Digiturk MDU другого типа LNB поддерживаются включенными для приема VOD- контента, прошивки STB, данных EPG и ключей платного телевидения для просмотра зашифрованного контента.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)